Kvalitní antény pro LTE a k nim SMA konektory
Úvodem
Existuje záplava průmyslových krabiček (počínaje WWAN routery)
které komunikují přes GSM a jeho potomstvo, navenek mají SMA konektor pro
externí anténu a... a dál skutek často utek'.
Výrobce případně přibaluje nějaký samonosný proutek s integrovaným SMA samcem,
nebo proutek s magnetkovou základnou a dlouhým tenoučkým anténním koaxem.
A tím to obvykle končí. Potřebujete anténu umístit na rozvaděč?
Nejlíp aby nepřekážela a nelákala? Představujete si konkrétní tvar pouzdra / mechanické provedení?
Zajímají Vás podporovaná pásma, průběh zisku a
PSV a.k.a SWR
(video-vysvětlivka)
napříč frekvenčním pásmem? To máte u příbalových antén většinou smůlu.
A taky u spousty antén porůznu u distributorů embedded a mikroelektronických součástek apod.
Tento text původně vznikl jako rozcestník na pár drahokamů v této oblasti,
dobře ukrytých v internetech.
Ohledně SWR kratičká vysvětlivka: toto číslo popisuje míru VF impedančního (ne)přizpůsobení
antény ke jmenovité VF impedanci napájecího vedení (a rádia). Čím horší přizpůsobení,
tím větší podíl energie se od antény odrazí zpátky k vysílači. Výkonový koncový stupeň
ve vysílači tímto odraženým výkonem trpí, především se víc zahřívá.
Ideálnímu přizpůsobení odpovídá SWR=1. Vyšší číslo znamená horší přizpůsobení.
Radioamatéři mívali zlaté pravidlo, že SWR nad 2.0 už je nepoužitelný odpad.
V dnešní praxi u vícepásmových antén pro GSM/3G/LTE radioamatér nutně trpí,
je třeba obrnit se shovívavostí - lepší dostupné antény se v žádaných pásmech
vejdou cca do 2.5 a rádia jsou zřejmě tepelně dimenzovaná tak, že to snesou.
Antény
Zkroušeně konstatuji, že tato kapitola bude značně monotematická:
prakticky všechny příklady pocházejí od slovenského výrobce 2J,
který na našem i světovém trhu působí již řadu let a má kvalitně
zpracovaný obsáhý katalog.
Kromě řady pro nás bezejmenných čínských dodavatelů
stojí jmenovitě za zmínku snad ještě čínský PCtel
- který ovšem v datasheetech volně dostupných na webu nemá naměřené křivky
a obecně jeho sortiment zřejmě míří někam trochu jinam než do průmyslového řízení / MaR...
Technologie GSM...LTE bohužel běhají v mnoha frekvenčních pásmech,
u nás je jich už asi 5. Bohužel i zde platí základní fyzika:
kvalitní, zisková a dobře ladící anténa je z principu úzkopásmová a směrová.
Praktické ohledy na komunikační šířku pásma, management rádiového spektra,
reálnou použitelnost apod. bohužel velí, že antény mají být vícepásmové
a všesměrové. Což v konečném důsledku znamená, že kvalitní vícepásmová
anténa např. jmenovitým ziskem sotva kdy předčí prostý úzkopásmový laděný dipól (+3dBi).
U vícepásmových antén je třeba klást důraz na vyvážený zisk napříč požadovanými
frekvenčními pásmy a (možná především) na přijatelný SWR, opět napříč pásmy.
Proto také nemá smysl hledět na jediné číslo SWR v tabulce parametrů (spíš orientačně).
Shánějte k vyhlédnuté anténě grafy zisku a SWR napříč obsluhovanými pásmy.
Konkrétně většina čínské produkce antén si aktuálně (zima 2018/2019)
ještě nestihla všimnout, že v Evropě už několik let svítí LTE v "band 20"
(cca 790-860 MHz), a co víc, že na tomto pásmu má evidentně těžiště pokrytí.
Proto pokud k anténě nenaleznete graf zisku a SWR podle frekvence,
můžete s úspěchem předpokládat, že na ni Band 20 nechytíte.
A když už si listujete v datasheetech, můžete pomalu šilhat po anténách,
které fungují dolů až k 700 MHz - toto pásmo bude brzy uvolněno vysíláním
DVB-T a dá se předpokládat, že po něm LTE operátoři hladově skočí.
Pravda ovšem je, že dnešní průmyslová LTE rádia toto pásmo zatím neumí,
takže je vcelku zbytečné, kupovat ke dnešnímu LTE rádiu anténu pro pásmo 700 MHz.
Níže prezentované antény 2J umí Band 20 (790-860 MHz).
Navzájem se mírně liší rozmezím, ve kterém je SWR pod hodnotou 2,
ale dá se říct, že všechny jsou v "pásmu 20" použitelné,
některé by zřejmě fungovaly až někam po 700 MHz.
Pár odkazů k jiným výrobcům:
Co je uvnitř vícepásmových kombo-kloboučků
SMA proutek s kloubem
Vícepásmový klobouček
Konektory
Pokud jde o to, připojit externí anténu k LTE rádiu, druhým dílem skládačky je konektorové zpřevodování.
Nejběžnějším konektorem na LTE "krabičkách" je SMA.
Standardní SMA - nikoli reverzní RP-SMA, používaný u WiFi rádií.
LTE rádio má SMA samičku = závit zvenčí, uprostřed je dutinka.
Samonosné prutové anténky pro GSM/LTE mají samečka: matice se závitem uvnitř, uprostřed kolík.
To znamená, že pokud je požadavkem použít samonosný proutek zvenčí na rozvaděči,
řešíme koaxový prodlužovací kabel SMA samec-samice. Proti rádiu samec (s výhodou úhlový),
pro montáž do díry v rozvaděči panelovou samici.
A s panelovými SMA samicemi je několik problémů. Je jich relativně omezený sortiment
(žádný výrobce nemá v nabídce krimpovací provedení pro větší počet různých modelů kabelů)
a levné čínské varianty se vyznačují tím, že evidentně počítají se stěnou panelu
o téměř nulové tloušťce - úspora tří závitů na délce konektoru je zřejmě pro číňana
neodolatelná. Takže čínská panelová samice sice jde do panelu namontovat,
ale po utažení matice už nezbývá dost závitů pro samečka,
středový pin nedosedne na doraz do dutinky. Sečteno podtrženo,
krimpovací panelové SMAčko
s dlouhým závitem do tlustého panelu bude jedině značkové a pekelně drahé.
Telegartner, Rosenberger, Amphenol, Molex.
Panelový SMA konektor, zezadu krimpovací
Výrobce: Amphenol
|
Chceme-li se přidržet samonosné anténky se SMA konektorem,
je tu ještě možnost, použít
panelovou spojku SMA female-female.
Bohužel panelové SMA spojky s dlouhým závitem jsou podobně
dostupné, jako panelové krimpovací SMA samice.
Panelová spojka SMA f/f
výrobce: Multicomp / Chin Nan
model: 19-21-1-TGG
|
Panelová spojka SMA f/f
výrobce: Temple Star
model: SMA-722
|
Nakonec jako nejrozumnější postup vypadá, bez panelové SMA samice se úplně obejít:
- použít anténu pro montáž do díry, s kabelovým vývodem integrovaným do těla antény
(a v případě obav o útlum přívod zkrátit na míru = sehnat odpovídající krimpovací SMA male)
- použít anténu s montáží do díry, s konektorem N uvnitř skříně (viz 2J2124 v tabulce výše)
- patchcord už dál není problém
